[發明專利]直傳－帕爾帖效應制冷混合式散熱方法及裝置

有效

• 申請號: 200710072959.6
• 申請日: 2007-01-11
• 公開（公告）號: CN101222836A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 楊伍民
• 申請（專利權）人: 楊伍民
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/38;G06F1/20
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所
• 代理人: 陳鴻蔭

技術領域

本發明涉及用于發熱電子器件的散熱技術，特別是涉及采用直傳式散熱與帕爾帖效應制冷散熱相結合的散熱方法和裝置。

背景技術

現有技術用于大功率電子器件的散熱方法和裝置，一般以直傳式占多數。現有技術的直傳式散熱裝置，以用于計算機CPU的散熱裝置為例，其結構如圖1所示，包括與CPU芯片1’表面緊貼的散熱器2’，該散熱器一般由金屬銅或鋁制成，設有多個散熱葉片(鰭片)，以增大散熱面積，所述散熱器上安裝有散熱風扇3’。工作時，熱量從CPU芯片1’表面，經過與其接觸良好的傳熱表面，把熱量傳遞到散熱器2’，以散熱風扇3’向各個散熱鰭片吹風，帶走散熱器上的熱量，實現冷卻降溫。該直傳式散熱裝置結構簡單、價格低廉，但存在的不足是：散熱能力不強，在環境溫度比較高的時候，散熱風扇的吹風溫度也較高，與散熱器之間的溫差不大，帶走散熱器上的熱量有限，散熱效果就比較差；而且在需要耗散熱量比較大時，其所需要的散熱器體積也較大，不能滿足計算機小型化的需要。

現有技術也有采用帕爾帖效應制冷器來解決計算機CPU的散熱問題，以彌補直傳式散熱裝置散熱能力差的不足。帕爾帖效應制冷器是利用半導體熱電偶致冷的原理，能夠以電致冷而實現大的溫差(市售的產品有60度左右的溫差)，從而加強散熱效果。現有技術采用帕爾帖效應制冷器的散熱裝置的結構如圖2所示，在CPU芯片1’表面緊貼有集熱片4’，該集熱片4’上表面與散熱器2’之間設有帕爾帖效應制冷器5’，該帕爾帖效應制冷器5’的低溫端與集熱片4’上表面接觸、高溫端與散熱器2’接觸。工作時，帕爾帖效應制冷器5’的高、低溫兩端形成大的溫差，低溫端將集熱片4’和CPU芯片1’冷卻，高溫端的熱量經散熱器2’和散熱風扇3’散發出去。這種散熱裝置雖具有散熱能力強的優點，但也有不足之處：一.帕爾帖效應制冷器5’周圍存在結霜的隱患，當CPU工作于低負載或者休息狀態時，此時沒有多少熱量產生，如果帕爾帖效應制冷器5’繼續工作，制冷器的低溫端溫度將大幅下降而低至攝氏零度甚至零度以下，空氣中的水分將由于低溫在制冷器的低溫端凝結成霜，而霜融化又產生水，容易將CPU芯片損壞；二.熱阻比較大；熱阻較大是因為半導體制冷器的低溫、高溫兩個端面都是陶瓷材料，陶瓷與半導體材料本身的特性，熱傳導性能比金屬差很多；熱阻大在工作中產生的問題是：如果需要冷卻的發熱器件產生的熱量超過一定限度，來不及通過帕爾帖效應制冷器的低溫端傳遞到高溫端，再傳遞到金屬散熱片(散熱器)上耗散掉，此時熱量就會積聚在制冷器的低溫端與需要冷卻的發熱器件(如CPU)之間，導致器件嚴重過熱，這種情況可能惡化至器件失效甚至燒毀。因此，帕爾帖效應制冷器散熱器的可靠性差。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而提出一種直傳-帕爾帖效應制冷混合式散熱方法及裝置，采用該散熱方法和裝置兼具現有技術直傳式散熱裝置和帕爾帖效應制冷散熱裝置的優點，散熱能力強、效果好且可靠性高。

本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現：

提出一種直傳-帕爾帖效應制冷混合式散熱方法，用于解決發熱量大但工作溫度不能過高的電子器件的散熱問題，包括如下步驟：

A.設計一集熱片，使該集熱片的下表面緊貼于所述發熱電子器件的外表面；

B.在所述集熱片上表面、對準所述發熱電子器件的位置，放置一帕爾帖效應制冷片，使所述帕爾帖效應制冷片的低溫端表面與集熱片上表面緊貼，且所述集熱片上表面的面積大于帕爾帖效應制冷片的面積；

C.在所述帕爾帖效應制冷片的高溫端表面，緊貼有第一熱量傳導板，再在該第一熱量傳導板上表面安裝第一散熱器和第一散熱風扇；這樣形成第一散熱通道，即自發熱電子器件→集熱片→帕爾帖效應制冷片→第一熱量傳導板→第一散熱器→第一散熱風扇；

D.在所述集熱片上表面，除去被所述帕爾帖效應制冷片覆蓋部分以外的剩余部分，緊貼有第二熱量傳導板，再在該第二熱量傳導板上安裝第二散熱器和第二散熱風扇，這樣形成第二散熱通道，即自發熱電子器件→集熱片→第二熱量傳導板→第二散熱器→第二散熱風扇。

本發明解決所述技術問題還要通過采用以下技術方案來進一步實現：